Clădire modernă cu tehnici uitate de mult - Raportul inovațiilor
Plăcile care au alcătuit acest etaj sunt realizate din nisip imprimat 3D. ETH Zurich/Peter Rüegg
Spațiul este rar în orașe. De aceea, arhitecții caută modalități de a construi compact - și în același timp cât mai ieftin și ecologic posibil.
O abordare este construcția ușoară: cu cât sunt mai subțiri tavanele unei clădiri cu mai multe etaje, de exemplu, cu atât este mai mult spațiu pentru etajele suplimentare. Deoarece trebuie să suporte mai puțină greutate, materialul de construcție poate fi economisit și pe fundații și pereți, ceea ce reduce costurile.
Cu toate acestea, odată cu construcția convențională de astăzi cu beton, este cu greu posibil să se reducă greutatea: Pentru ca podelele etajelor să fie stabile, acestea trebuie să aibă o grosime medie de 25 de centimetri și să fie întărite suplimentar în interior cu bare de oțel sau grile, așa-numitele armături. Acest lucru le face foarte grele.
Portant fără oțel
Cercetătorii de la Institutul pentru Tehnologie în Arhitectură de la ETH Zurich prezintă acum o nouă abordare. Ați proiectat elemente de podea din beton, a căror placă de susținere are o grosime de doar doi centimetri, dar totuși foarte stabilă.
„Acest lucru ne economisește 70% din greutate în comparație cu pardoselile convenționale din beton”, spune Philippe Block, profesor asociat pentru arhitectură și structură și director adjunct al cercetării naționale axate pe fabricarea digitală. În același timp, acest lucru protejează mediul, deoarece este nevoie de mai puțin beton, a cărui fabricare generează cantități mari de CO2.
Reducerea greutății este posibilă, deoarece panourile nu sunt plate, ci mai degrabă arcuite - similar cu tavanul boltit din catedralele gotice. Numai datorită formei lor, pot rezista la sarcini foarte mari, astfel încât să nu aibă nevoie de oțel de armare pentru armare.
Construiește ca vechii maeștri
„La proiectare, ne-am orientat către principiile și tehnicile de construcție istorice care au fost uitate”, spune Block. În acest scop, cercetătorii au analizat, printre altele, clădiri în stilul bolților catalane.
Arhitectul spaniol Rafael Guastavino a adus această metodă de construcție tradițională din Spania în SUA la sfârșitul secolului al XIX-lea. El și-a întărit bolțile de cărămidă din partea superioară cu nervuri înguste și verticale. Pe de o parte, acestea servesc la crearea unei suprafețe plane pentru podea. Pe de altă parte, acestea cresc stabilitatea la sarcini asimetrice, adică atunci când greutatea oamenilor sau a obiectelor nu este distribuită uniform în cameră.
Cercetătorii ETH au folosit principiul nervurilor de armare pentru elementele lor concrete. Folosind un program de calculator special dezvoltat, au calculat modul în care nervurile trebuiau aranjate pentru a distribui în mod optim forțele de presiune care apar sub sarcină. Rezultatul este un model filigranat de linii subțiri care converg la colțuri.
Elementul în sine este prins într-un cadru de oțel care absoarbe forțele de compresiune - are astfel aceeași funcție ca și contraforturile pe care sunt sprijinite bolțile catedralelor. „Construcția este extrem de stabilă”, spune Block. Testele de încărcare au arătat că poate rezista la o sarcină asimetrică de 4,2 tone. Aceasta este chiar de două ori și jumătate mai mult decât este cerut de standardele de construcție aplicabile în Elveția.
Test practic în NEST
Cercetătorii vor testa acum, pentru prima dată, noile plăci de podea, în clădirea de cercetare NEST din Dübendorf, lângă Zurich. Un penthouse cu două etaje pentru oaspeți urmează să fie construit pe acoperișul său din această vară. Pentru aceasta sunt utilizate elemente de pardoseală de cinci până la cinci metri, care sunt prefabricate în mod modular și apoi sunt instalate pe șantier. Acestea oferă un alt avantaj: în cavitățile dintre nervurile de beton, liniile de ventilație, răcire și încălzire pot fi așezate fără probleme, ceea ce economisește și spațiu.
Producția elementelor a fost până acum costisitoare, totuși, deoarece necesită turnarea matrițelor pe ambele părți care trebuie să se potrivească exact. De aceea, Block și echipa sa au făcut un pas mai departe: pentru a reduce costurile de producție, au realizat primele elemente cu ajutorul imprimării 3D - dar nu din beton, ci din nisip și un agent de legare. Acestea pot rezista la sarcini de 1,4 tone și astfel îndeplinesc și standardele elvețiene de construcție. „Prin principiile noastre de construcție, pot fi utilizate și materiale care anterior nu erau potrivite pentru construcții”, spune Block. „Trebuie doar să-l aduceți în forma potrivită, astfel încât să devină o structură foarte stabilă”.